大阪大学SEEDSと連携し、高校生が放射線検出器を組み立てて測定 ─ 核物理研究センター（RCNP）で加速器も見学

大阪大学SEEDSは、大阪大学が高校生を対象に実施している科学技術人材育成のプログラムです。加速キッチンはこれまでも、SEEDSと連携して高校生の探究を支えてきました。今回はその連携として、検出器づくりから測定、加速器の見学までを1日で体験するワークショップを開きました。

ねらいは、「見るだけ」「聞くだけ」で終わらせず、自分で作った検出器で、自分で測ることです。加速器の見学も、この測定体験と連動させることで、現場で使われている検出器と、手元の検出器を結びつけて考えられる機会にしました。

午前は、検出器の組み立てから始まりました。使うのは、放射線が当たると光る結晶（シンチレータ）のCsIと、その光を電気信号に変える素子を組み合わせた、手のひらサイズの検出器です。基板に部品を取り付け、ケースに収め、パソコンにつないで動作を確かめるところまでを、グループで進めました。

どのテーブルでも、部品を手に取り、向きや配線を確かめ合いながらの作業が続きました。完成した検出器がスペクトルを描き始めた瞬間は、各グループにとって最初の山場でした。

組み上がった検出器で測ったのは、モナズ石、人形石（にんぎょうせき）、湯の花、塩の4つの試料です。試料はA〜Dのラベルだけで渡され、どれが何かは明かされていません。手がかりは、検出器が描き出すガンマ線のスペクトル（放射線のエネルギーごとの数の分布）だけ。ピークの位置や形を、ほかの試料や、グループどうしで見比べながら、A〜Dの正体を推理していきます。

テーブルのあちこちで、物理の議論が飛び交いました。なかでも湯の花に特徴的な、低いエネルギー側のピークを観察できたときには、スペクトルの読み方についての議論がいっそう深まりました。

「物質によって、出てくる放射線のエネルギーが違う」ということを、教科書の説明としてではなく、自分たちの検出器が描いたグラフとして確かめられたことが、この時間の一番の収穫です。

測定の時間と交代で、参加者はRCNPの加速器施設を見学しました。RCNPの方の案内で、大きな電磁石や配管が並ぶ実験ホール、実験の制御室などをめぐり、研究に実際に使われている装置と検出器を間近に見ることができました。

見学の前に、自分たちで検出器を組み立て、スペクトルを読んでいると、「あの装置は何を測るために、どう放射線を捉えているのか」という見え方が変わってきます。見学をただ眺めて終わりにせず、手を動かした体験と一続きにしたことで、理解がいっそう深まる機会になったと考えています。

午後の最後は、各グループの測定結果の共有です。すべてのグループのスペクトルを大きなスクリーンに並べ、グループごとに「A〜Dはそれぞれ何だと考えたか」を、その理由とともに発表しました。同じ4つの試料を測っても、ピークの出方や結論に至る道すじがグループによって異なる点も、このワークショップのおもしろいところです。

大阪大学SEEDSプログラムは、JST（科学技術振興機構）の次世代科学技術チャレンジプログラム（STELLA）に採択され、今年度から「SEEDSチャレンジコース」を開設しています。今回のワークショップは、このコースとも連携して実施しました。

チャレンジコースでは、このワークショップを単発のイベントで終わらせません。一部の参加生徒は、組み立てた検出器を持ち帰り、自宅で身の回りの放射線を測定します。そして、第2回・第3回の対面プログラムに測定データを持ち寄り、身の回りのものについてどんな分析ができたかを、参加者どうしで議論を深めていく予定です。

加速キッチンは、これまで全国の中高生に検出器を貸し出し、自宅や学校での測定を支えてきました（探究プログラムの詳細）。今回のように、自分で作った検出器を使って、自宅で放射線を測るという実践的な取り組みを、大阪・関西エリアでも継続していきます。